Bachelor's Thesis

Verification of the Possibility of Higher Measurement Sensitivity in a Thermodynamic Sensor

Final Thesis 10.77 MB

Author of thesis: Martin Vejman

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Lengál

Abstract:

This thesis focuses on the design of a thermodynamic sensor using modern technology, with the aim of achieving the highest possible sensitivity. The main components of the sensor are thin-film titanium resistors. Within the scope of the thesis, the electrical and thermal properties of these resistors are evaluated. Based on the acquired knowledge, the design of the sensor itself and the technological processes for its fabrication are developed. Special emphasis is placed on the high sensitivity of the proposed sensor. Subsequently, the fabrication process and its challenges are described, leading to a revised sensor design. Finally, the properties of the fabricated sensors are evaluated using newly developed measurement methods.

Keywords:

Thermodynamic sensor, bilance heater, heat measurment, temperature measurement, high sensitivity, high resolution, sensor

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své závěrečné práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: K: Poukázání na slovo řídící – překlep K: Fungovalo by to při fluidním proudění? S: Pro nevodivou kapalinu by to potenciálně mohlo jít.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc. (místopředseda)
doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Prášek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Adámek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Bakalářská práce se věnuje ověření možnosti zvýšení citlivosti termodynamického snímače s využitím tenkovrstvých titanových rezistorů. Student se zabýval principy měření tepla, porovnal bolometry, kalorimetry a termodynamické senzory a následně se zaměřil na návrh vlastního senzoru s bilančním topidlem. Práce je řešena systematicky od rešerše přes měření vlastností titanových rezistorů až po návrh DPS, výrobu senzorů a jejich experimentální ověření. Pozitivně hodnotím také přístup studenta k řešení práce – pravidelně docházel na konzultace, pracoval průběžně po celý semestr a aktivně řešil vzniklé technické problémy.


Významnou částí práce je praktická realizace senzoru, která zahrnovala návrh DPS, návrh způsobu kontaktování tenkovrstvých rezistorů, výrobu speciálních úchytů, sestavení senzorů a přípravu vlastní měřicí aparatury. Téma bylo experimentálně náročné, protože zahrnovalo práci s velmi malými a mechanicky citlivými prvky, přičemž se v průběhu řešení objevily problémy se spolehlivostí kontaktování a funkčností vyrobených senzorů. Student tyto problémy v práci otevřeně popsal, vyhodnotil jejich možné příčiny a zpracoval také revizi návrhu DPS. I přes technická omezení se podařilo změřit převodní charakteristiku, NEP a časovou odezvu jednoho funkčního senzoru.


Celkově práci hodnotím jako kvalitní a velmi dobře zpracovanou bakalářskou práci s výrazným experimentálním charakterem. Její hodnota nespočívá pouze v dosažených parametrech senzoru, ale také v ověření technologických limitů zvoleného řešení a ve vytvoření podkladů pro další vývoj citlivějších termodynamických senzorů. Slabší stránkou práce je omezený počet funkčně změřených vzorků a s tím související menší statistická průkaznost výsledků, což je však do značné míry dáno náročností výroby a kontaktování. Doporučuji práci k obhajobě a hodnotím 89 body. Points proposed by supervisor: 89

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Lengál

Student Martin Vejman vypracoval bakalářskou práci na téma: Ověření možnosti vyšší citlivosti měření u termodynamického snímače v rozsahu padesáti šesti stran. Práce je mimo úvod a závěr rozdělena do osmi kapitol, z nichž se dvě zabývají teorií a pět praktické části.
Teoretické kapitoly jsou podloženy relevantní literaturou, avšak některá technická tvrzení by bylo vhodné doplnit o další literární odkazy. Student na základě těchto kapitol zdůvodňuje metodiku návrhu senzoru. Dále otevřeně popisuje jednotlivá úskalí, která se při konstrukci návrhu vyskytla, a uvádí možné úpravy vedoucí k jeho zdokonalení. V poslední řadě na vyrobených prototypech ověřil základní funkční princip a získal poznatky o vlastnostech navrženého senzoru.
V práci se místy objevují nekonzistence ve formátování textu a hovorové výrazy, které by bylo vhodné zaměnit pro zvýšení jazykové úrovně.
Práci i přes uvedené nedostatky hodnotím jako velmi dobrou a považuji ji za kvalitní podklad pro další vývoj termodynamických snímačů.
Zadání bylo splněno v rozsahu odpovídajícím bakalářské práci a dle výše uvedeného práci hodnotím stupněm B (87 bodů). Topics for thesis defence:
  1. Popište postup návrhu bilančního topidla a zdůvodněte volbu jednotlivých materiálů a konstrukčních prvků.
  2. Jaké problémy se vyskytly při kontaktování rezistorů a jak ovlivnili výsledky měření?
Points proposed by reviewer: 87

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová